Verfahren zur Herstellung von Anhydrotetracyclinen
Es ist gefunden worden, da, man nicht nur das Oxytetracyclin, sondern auch andere Tetracycline durch Abspaltung eines Mols Wasser zu sog. Anhydrotetracyclinen dehydratisieren kann und man auf diesem Weg zu neuen mikrobiologisch wirksamen Produkten gelangen kann. Besonders überraschend ist dabei, dass die gebildeten Produkte oft eine wertvolle Verschiebung des antibiotischen Wirkungsbereiches gegenüber dem Aus- gangsmaterial aufweisen.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Anhydro tetracyclinen mit der Atomgruppierung
EMI1.1
das dadurch gekennzeichnet ist, dass ma. n ein die Atomgruppierung
EMI1.2
aufweisendes Tetracyclin so lange mit einem sauren Dehydratisierungsmittel behandelt. bis ein Molekül Wasser abgespalten ist.
In der folgenden Tabelle sind einige der nach dem erfindungsgemässen Verfahren erhältlichen Anhydrotetracycline zusammen mit der vermutlichen Struktur dieser Verbindungen angegeben.
EMI1.3
Ri R2 2 R3 R 4 Anhydrooxytetracyclin N (CH3) 2 OH H OH Anhydrodesdimethylaminooxytetracyclin H OH II OH Anhydrodiacetyloxytetraeyelin N (CH3); 2 OAc H OAc Anhydrodesdimethylaminodesoxy- oxytetracyclin H OH H Anhydrodesdimethylaminochlortetracyclin H H Cl OH Anliydrodesdimethylaminotetracyclin H H H OH Anhydromethomyein H OH H CH3 Anhydroisodesdimethylaminooxytetraeyelin H OH H OH (trans)
Die erfindungsgemässe Dehydratisierungs reaktion soll an Hand der nachstehend angegebenen typischen Reaktion, nämlich der Überführung des Oxytetraeyelins in Anhydrooxytetracyclin, gezeigt werden :
EMI2.1
Offenbar ist mit der Abspaltung eines Moleküls Wasser eine Verschiebung der vom C-Atom 12 ausgehenden Doppelbindung und des Hydroxylwasserstoffatoms der 12-Oxygruppe im aus den obigen Formeln ersichtlichen Sinne verbunden. Nach dem erfin dungsgemässen Verfahren können Verbindun- gen erhalten werden, die gegenüber Organismen, die von den Ausgangsstoffen wenig oder überhaupt nicht beeinflusst werden, wirksam sind. Ausserdem ist die Stabilität der Anhydroverbindungen oft grosser als die der Ausgangsstoffe.
Als saure Dehydratisieru. ngsmittel ka. nn man beispielsweise Mineralsäuren, wie Schwe- felsÏure, Salzsäure, Bromwasserstoffsäure und Phosphorsäure, sowie versehiedene Anhydride solcher Säuren verwenden. Saure Salze, wie Kaliumhydrogensulfat, Natriumhydrogensulfat, Natriumdihydrogenphosphat usw., sind ebenfalls wirksam. Auch viele organische Säuren lassen sieh verwenden, insbesondere starke Säuren, wie BenzolsulfonsÏure, ToluolsulfonsÏure, ChloressigsÏure usw. Die Reaktion kann in wässeriger Lösung durchgeführt werden. Oft ist es aber zweekmässig, die Menge an Wasser einzuschrÏnken, oder es ganz wegzulassen.
Die Verwendung eines stabilen, polaren organischen Losungsmittels zusammen mit dem Dehydratisierungsmittel ist besonders vorteilhaft. Bevorzugte Kombi- nationen dieser Art sind wasserfreie Salz- säure in Methanol oder Aceton, konzentrierte Schwefelsäure in Dimethvlformamid, Salzsäure in Essigsäure usw. Bei Verwendung von zersetzend wirkenden Dehydratisierungsmitteln, wie z. B. von konzentrierter Schwe felsäure, wird man darauf achten, dass eine Zersetzung der Anhydroverbindung verhindert wird. Es ist verhältnismässig einfach, zu ermitteln, welches die günstigen Bedingun- gen für die Verwendung irgendeines Dehy- dratisierungsmittels sind.
Im allgemeinen ist es zweekmässig, bei Temperaturen von nicht mehr als 50 C zu arbeiten. Bei empfindlichen Verbindungen oder bei Anwendung starker Säuren empfiehlt es sich, tiefere Temperatu- ren einzuhalten. In manchen Fällen kann man auch verdünnte Losungen von Minerasauren in Wasser oder organischen Flüssig- keiten bei Siedetemperatur benutzen.
Die Kombination von Aeeton mit wasserfreier Salzsäure hat sieh bei der Herstellung der Anhydroverbindwgen als besonders zweckmässig erwiesen. Das gebildete Produkt kann in verhältnismässig guter Ausbeute isoliert werden. Dabei entstehen neue Verbin- clungen als Zwisehenprodukte. Dieselben bestehen aus 1 Molekül Aceton, das in eigenartiger Weise a. n die Anhydroverbindung ge bunden ist. Als Acetonverbindungen können die Anhydroverbindungen leicht im Zustand hoher Reinheit isoliert werden, oft in kristal- liner Form. Sie lassen sich durch Behandlung mit wässerigen SÏuren einfach in die freien Anhydroverbindungen überführen.
Es ist oft ratsam, das Beaktionsgemisch, vorzugsweise bei niedrigen Temperaturen unter Vakuum zu konzentrieren, sobald die Reaktion beendet ist. Auf diese Weise lässt sich das kristalline Aeetonderivat meistunmittelbar aus dem Reaktionsgemiseh gewinnen. Man kann auch andere, weniger flüchtige SÏuren als HCl in Aeetonlösung zur Gewinnung der Aeeton- derivate der Anhydroverbindungen verwen den. Aber solche Sauren lassen sich weniger leieht verdampfen, und die e Abscheidung von reinen, insbesondere von kristallinen Aceton- derivaten ist sehwieriger.
Bei der Durchfiihrung des Verfahrens arbeitet man gewohnlich mit. verdünnten Lo- sungen der zu dehydra. tisierenden Tetra eyeline, beispielsweise mit Konzentrationen von 0, 1 g auf 100 ml der L¯sung. Man kann aber sowohl höhere Konzentrationen, bis etwa 20"/o, wie aueh kleinere als 0, 1 g/100 ml anwenden. Im allgemeinen benutzt man min destens 1 Mol Säure pro Mol Tetraeyclin. Ein Säureüberschuss kann nützlich sein, insbesondere dann, wenn das Tetracyclin eine basische Gruppe, z. B. eine Dimethylaminogruppe, enthält.
Das Anhydrotetracyclin kann oft dadurch abgeschieden werden, dass man das Reaktionsgemisch verdünnt und das saure Dehydrati- sierungsmittel neutralisiert. Wenn das Anhydrotetracyclin in neutralem Medium nn- l¯slich ist, kann es durch blosse Neutralisation der Säure ausgefällt werden. Sofern es löslich ist, kann man das Losungsmittel, etwa durch Verdampfen, entfernen und auf diese Weise den festen Körper gewinnen. Die An hydroverbindungen weisen in Wasser bei einem PH wenig unter dem Neutralisationspunkt, z. B. zwisehen 4 und 7, eine be- sehränkte Lösliehkeit auf.
Wenn sich die An hydroverbindung bei der Neutralisation nicht abscheidet, kann man die neutralisierte Lösung eindampfen, vorzugsweise bei mässigen oder niedrigen Temperaturen, d. h. nicht über 50¯ C. Man erhÏlt so das gewiinschte Produkt in fester Form. Eine andere Me- thode zur Abscheidung eines trockenen Pro duktes besteht darin, dass man die wässerige Lösung gefrieren lässt und im Vakuum zur Troekene eindampft. Man kann aueh ver schiedene e Lösungsmittel anwenden, und die Reaktionsprodukte aus den wässerigen Losungen extrahieren, vorzugsweise bei einem pH nahe dem Neutralpunkt. Solche Lösungs- mittel sind beispielsweise polare organische Substanzen, wie mit Wasser nieht mischbare Alkohole, z. B.
Butanol, Amylalkohol, Benzylalkohol usw. Die Extrakte k¯nnen dann konzentriert oder bis zur Trockne eingedampft werden. Man kann auch ein wässeriges Konzentrat herstellen, indem man den alkoholischen Extrakt mit einem kleinen Volumen verdünnter Säure extrahiert. Dieses saure, wässerige Konzentrat wird dann auf den Neutralpunkt eingestellt, wobei die Anhydroverbindung ausfällt. Die Anhydroverbindungen können in Form von Salzen der Sä, ure isoliert werden, die zur Dehydratisierung Verwendung fand. Man kann auch andere Salze der Anhydroverbindungen durch Um satz mit einer geeigneten starken SÏure, wie Salzsäure, SchwefelsÏure usw., herstellen.
Salze können ferner a. us den amphoteren An hydroverbindungen mit starken Basen gewonnen werden, beispielsweise mit den Basen der Alkali-oder der Erdalkalimetalle.
Die nach dem vorliegenden Verfahren gewonnenen Anhydroverbindungen sind neu.
Sie stellen feste, gelbe und oft kristalline Substanzen dar. Sie können aus niedrigen Al- koholen oder aus Mischungen solcher Alkohole mit Wasser oder Ather umkristallisiert werden.
In der nachstehenden Ta. belle ist die mikrobiologische Wirksamkeit einiger erfin dungsgemäss erhältlicher Anhydrotetracycline wiedergegeben.
Anhydrodesdi-Anhydrodesdi-Anhydro- @@@@@@@@@ methylamino- methylamino- diacetyloxy tetracyclin Oxytetracyclin chlortetracyclin tetracyclin A. aerogenes (AC 2) 50, 0 12, 5 50, 0 100, 0
MT212, 512, 51, 56 PI 12, 5 Stamm 50, 0 50, 0 100, 0 50, 0 E. eoli 25, 0 50, 0 100, 0 100, 0 Proteus 100, 0 50, 0 100, 0 100, 0 Pseudomonas sp. 50, 0 100,0 100,0 100,0 Candida. albicans 50, 0 50, 0 100, 0 100, 0 Salmonella typhosa 25, 0 50, 0 100, 0 100, 0 K. pneumoniae 25, 0 25, 0 50, 0 100, 0 Sal. paratyphi A 25,0 25,0 100,0 100,0 Sal. paratyphi B 25, 0PI 50, 0 100, 0 100, 0 Staph. aureus 12,5 50,0 0,19 1, 5 Str.
faecalis 6,25 50,0 0,19 3, 1 Brucella bronchiseptca 12,5 50,0 0,78 12, 5 B. subtilis - 25,0 0,19 1, 5 Ps. aeruginosa---- Myco. ranae e 6,25 12,5 0,39 12, 5 Myco. smegmatis 3, 12 12, 5 0, 19 12, 5 Myco. phlei 6,25 12,5 0,19 12, 5 myes. No. 607 6, 25 12, 5 0, 19 12, 5 Myco. berolmense6, 2512, 50, 78 PI25, 0 Myco. butyricum - 12,5 0 78 PI 12, 5
Beispiel 1
Anhydrodesdimethylaminoehlortetracyclin : 1, 5 g reines Desdimethylaminochlortetracydin in 60 ml 50 %igem Dioxan-Methanol wurden mit 60 ml. einer gesÏttigten methanolischen Lösung von Chlorwasserstoff behandelt, filtriert und über Nacht im Kühlschrank stehengelassen.
Lange, orangefarbige Nadeln aus Anhydrodesdimethylaminochlortetracyclin schieden sich in analysenreinem Zustand ab. Die Substanz zersetzte sich ohne Verflüs- sigung bei ungefähr 240O C. Zum Zweck der Analyse wurde sie im Vakuum bei 100 C getrocknet.
Berechnet f r C20H16NO7Cl: C = 57, 49 ; H = 3, 85 ; N = 3, 35 ;
Cl=8,49 % ; M. G. = 418. f¯tetunden :
C=57, 13 ; H=4,04 ; N=3, 17 ;
Cl = 8, 70"/o ; M. G. = 421 (Titration).
Das Anhydrodesdimethylaminochlortetraeyelin zeigt [a] =-228, 7" (Dimethylform- amid). Sein Ultraviolett-Absorptionsspektrum deekt sich mit dem von Anhydroehlortetra eyelin.
Beispiel 2
Anhydrodesdimethylaminooxytetracyclin: Eine Losung von 0, 5 g Desdimethylaminooxy- tetracyelin in 10 ml Methanol und 1 ml konzentrierter Salzsäure wurde l Minute lang zum Kochen erhitzt. Aus der abgekühlten Lösung wurde der gebildete schwere, gelbe, kristalline Niedersehlag abfiltriert und aus Dioxan-Methanol umkristallisiert. Er ergab b 0, 4 g reines Anhydrodesdimethylammooxy- tetraeyelin vom Schmelzpunkt 232-233 C (Zersetzung). [a] 25D =+170¯ (Dioxan).
Berechnet für C20H17NO8 : C = 60, 15 ; H = 4, 29 ; N = 3, 51 %.
Gefunden : C = 60, 00 ; H = 4, 47 ; N = 3, 25 /o.
I) as Ultraviolett-Absorptionsspektrum ist praktisch gleich dem von Anhydrooxytetra cyclin, sowohl in saurer als auch in alkali- scher Äthanollosung.
Beispiel 3 Anhydrooxytetraeyclin : Eine Lösung von 15, 2 g trockenem Chlorwasserstoff in 600 ml reinem Aeeton wurde auf-5 C abgekühlt und dann mit 15 g Oxytetraeyclinhydrochlo- rid gemischt. Man liess die Temperatur des Gemisehes auf etwa. 5 C ansteigen, bis ein konstanter Wert für die optische Drehung von-300 erreicht war. Die dazu benotigte Zeit betrug ungefÏhr 91/2 Stunden. Sobald einmal dieses Minimum erzielt ist. sind die weiteren Änderungen geringfügig. Nach insgesamt 11 Stunden wurden zu der Lösung 700 ml wasserfreier Äther zugesetzt. Der a. us gefallene hellgelbe feste Körper wurde abfiltriert, mit Äther gewaschen und im Vakuum getrocknet.
Das Produkt wog 12, 9 g, was 78 /o der theoretischen Ausbeute entspricht.
Die Substanz stellt das Acetonderivat des Anhydrooxytetracyclinhydrochlorids dar. Sie kann aus einer Mischung von 1 Teil wasserfreiem Butanol mit 2 Teilen Dioxan umkristallisiert werden. Das kristalline Produkt zeigt eine e optische Drehung von [a] 25D = -445 (C = 1 /o in Methanol). Die Ultra violett-Absorption besitzt Spitzen bei imax = 271 mlt, log e = 4, 56 und ?m 425 ma, log e = 3, 80.
Berechnet f r C25H28N2O9.HCl:
C = 55, 92 ; H = 5, 44 ; N = 5, 22 ;
Cl =6,60 %.
Gefunden :
C = 55, 32 ; H = 5, 32 ; N = 5, 30 ;
C1= 6,83 %.
Das Aeetonderivat kann durch Auflösen der Verbindung in einer kleinen Menge Wasser und Zusatz einer gleichen Menge von 2n-HCl in das Anhydrotetracyclinhydro- chlorid übergeführt werden. Das kristalline Material trennt sich rasch ab. Die Ausbeute beträgt etwa 75 %.
Beispiel 4
5 Gewichtsteile Oxytetracyclinhydrochlorid wurden mit einer Lösung von 5 Gewichtsteilen trockenem Chlorwasserstoff in 200 Teilen reinem Aceton bei Raumtemperatur behandelt. Die erhaltene Mischung wurde rasch auf 5¯ C abgekühlt und 15 Minuten lang bei dieser Temperatur gehalten. Nach Ablauf dieser Zeit betrug die optische Drehung [α]25D =-260¯. Auf Zusatz eines Überschusses an trockenem Äther fiel ein fester gelber Körper aus. Er wurde abfiltriert, mit ¯ther gewaschen und getrocknet.
Man erhielt 4, 8 g einer gelben Substanz.
Das Produkt wurde in 15 Gewich@tsteilen Wasser gelöst. Die erhaltene L¯sung wurde mit verdünntem wässerigem Alkali auf einen pH-Wert von 6, 7 eingestellt, durch Filtration über Diatomeenerde geklärt und eingedampft.
Das zurückbleibende Natriumsalz stellte ein gelbes Pulver dar, welches eine biologische Wirksamkeit von 250 Oxytetracyclineinheiten pro mg a. ufwies. Es war ausserordentlich leicht in Wasser löslich und ergab eine Losung mit einem PH von etwa 7, 4.
Beispiel 5
2 Gewichtsteile Oxytetracyclinhydrochlo- rid wurden in 5 Gewichtsteilen Dimethyl- formamid gelöst und bei 0 C mit einer Losung von 0, 35 Gewichtsteil. en konzentrierter Schwefelsäure in 21 Gewichtsteilen Essigsäureanhydrid behandelt. Diese L¯sung wurde 48 Stunden lang bei 5 C gehalten. Nach Ab- lauf dieser Zeit wurde ein Teil des Produktes mit Äther ausgefällt. Es war in Wasser bei neutraler Reaktion gut löslich und hatte in trockenem Zustand eine biologische Wirksam- keit von rund 250 Einheiten/mg. Nun wurde das ganze in dem Reaktionsgemisch enthaltene Produkt mit Äther gefällt. Der feste Körper wurde wie im Beispiel 4 in sein neutrales Natriumsalz übergeführt.
Das schliesslich gewonnene hellgelbe Pulver hatte dieselben Eigenschaften wie das, welches durch die Behandlung mit Aceton und Chlorwasserstoff erha. lten worden war.
Ahnlich gute Ergebnisse wurden erzielt, wenn an Stelle des Hydrochlorids das freie Oxytetracyclin benutzt wurde.
Beispiel 6
2 Gewichtsteile Oxytetracyclinhydrochlo- rid wurden bei 5 C in 20 Gewichtsteilen einer Saigon Lösung von troekenem Chlorwasserstoff in Essigsäure gelöst. Nach dem Stehenlassen bei 5 C während 4 Stunden wurde die L¯sung in gleicher Weise wie in Beispiel 5 gepr ft. Da das Produkt der ge wünschten Löslichkeit und Wirksamkeit ent sprach, wurde es mit einer organischen Flüs- sigkeit versetzt, in welcher Oxytetracyclin unlöslich ist. Das gewünschte Derivat fiel aus und wurde wie im Beispiel 6 in das aktive Natriumsalz übergeführt.
Beispiel,
Anhydrodesdimethylaminodesoxyoxytetra cyclin : 5 g Desdimethylaminodesoxyoxytetra cyclin wurden in 150 ml ! Methanol gelost. Die Lösung wurde gerührt und man fuite langsam 20 ml konzentrierte Salzsäure zu, wobei sich die dunkelgelbe Losung orange fÏrbte und trüb wurde. Nach 45 Minuten hatte sich ein dunkler Niederschlag gebildet. Man liess das Gemiseh über Nacht bei Raumtempera- tur stehen und trennte dann den Niederschlag durch Filtration ab. Auf dem Filter blieb eine kleine Menge eines dunkelroten, festen Korpers zurüek. Das Filtrat wurde zur Trockene eingedampft und hinterliess einen tiefgelben Rückstand.
Diese Substanz fÏrbte sich mit methanolischem Ferrichlorid gelbgr n und mit konzentrierter Schwefelsäure tiefrot. Sie wurde aus wässerigem ¯thanol nmkristallisiert. Das Ultraviolettspektrum war das einer typisehen Anhydroverbindung.
Die Ultraviolett-Absorp, tion zeigte Spitzen bei 225, 267, 323 und 415 mÁ (in Methanol Chlorwasserstoff). Der Schmelzpunkt lag bei 200-203 C (. ersetzung).
Beispiel 8
Anhydrodesdimethylaminotetracyclin :
Desdimethylaminotetracyclin wurde der gleichen sauren Behandlung unterworfen, wie sie f r die Dehydratisation von Desdimethyl aminooxytetracyelin im Beispiel 2 besehrieben ist. Wie in jeuem, Fall krist. allisiert auch bei der vorliegenden Reaktion das Produkt unmittel- bar aus dem sauren Reaktionsgemisch in der Methanollösung aus. Es bildet gelbe, prismatische Nadeln. Die Ausbeute beträgt, unge- fähr 80 /o. Die Substanz zeigt eine biologische Wirksamkeit von 26 Oxytetracyclineinheiten pro mg gegenüber Klebsiella pneumoniae.
Das Ultraviolett-Absorptionsspektrum, dasim wesentlichen mit dem von Anhydrodesdime thylaminooxytetracyclin übereinstimmt, zeigt Maxima bei 270 mÁ, log e = 2, 06 und 425 m, u, log e = 1, 29.
Beispiel 9
Anhydrodiacetyloxytetracyclin: 5 g Diacetyloxytetracyclin wurden in 550 ml Chloro form gelöst, und durch die gelbe Lösung wurde 5 Minuten lang Chlorwasserstoff hindurchgeleitet, wobei die Färblmg allmählich in Orange überging. Man liess das (xemisch über Nacht stehen und dampfte dann die Losung zur Trockne ein. Der Riiekstand, ein glasiger, orangefarbiger fester Körper, wurde aus 0, 5n-HCl als Hydrochlorid in kristalliner Form gewonnen. Das Produkt gab mit metha,- nolischer Ferrichloridl¯sung eine grünbraune Färbung und eine intensive Rotfärbung mit konzentrierter Schwefelsäure. Das Ultraviolett-Absorptionsspektrum entsprach dann dem einer typischen Anhydroverbindung. Die Analyse ergab die Anwesenheit von zwei Acetylgruppen.
Die Ultraviolett-Absorption (in methanolischem HCl) zeigte Spitzen bei 229, 271, 329 und 429 m, u.
Die Infrarotabsorption wies Spitzen bei 3, 08, 3, 45, 5, 75, 6, 05, 6, 17 und 6, 23 m auf.
Der Schmelzpunkt betrug 189-192 C (Zersetzung).
Beispiel 10
Anhydromethomycin : In einem Zweiliterkolben wurden 1 Liter reiner Aceton, 200 g wasserfreies Kaliumkarbonat, 29 g Desdi methylaminodesoxyoxytetracyclin und 20 g Methyljodid eingebracht. Die Mischung wurde 24 Stunden lang am Rückfluss gekocht.
Man n fugte dann weitere 70 g Methyljodid hinzu und setzte die Erhitzung am Rückfluss 48 Stunden lang fort. Die Kaliumsa, lze wurden abfilt. riert und in Wasser gelöst. Diese Losung wurde nun mit Äther extrahiert und mit 50 %iger Schwefelsäure angesäuert. Die Ansäuerung der wässerigen Methomycinlö- sung f hrte rasch zur Ausscheidung der entsprechenden Anhydroverbindung. Das abge schiedene, gelbe, feste Produkt wog 17 g. Es wurde durch Umkristallisieren aus Athanol gereinigt.
Berechnet für (: 2lHlgNOl C = 63, 47 ; H = 4, 82 ; N=3, 53"/o.
Gefunden : C = 63, 68 ; H = 5, 01 ; N = 3, 78 /o.
Schmelzpunkt 233-234 C.
Neutraläquivalent 203.
Ultra, violett-Absorption in Äthanol-HCl :
Spitzen bei ?. = 226, 268, 300 (Schulter),
327 und 412 m, u.
Infrarotabsorption in Mineralöl : Spitzen bei
2, 84 ; 2, 98 ; 3, 10 ; 6, 09 ; 6, 18 ; 6, 30 und
6, 35 tz.
Beispiel 11 Anhydrodesdimethylaminodesoxyoxytetra- cyclin : Desdimethylaminodesoxyoxytetracyclin wurde mit einer Listing von trockenem Chlorwasserstoff in Aeeton behandelt, so wie es im Beispiel 3 beschrieben ist. Das Gemisch wurde während des Verlaufes der Reaktion dauernd in bezug auf seine Ultraviolett-Absorption iiberwacht. Es konnte dabei festgestellt werden, dass nach und nach das cha rakteristische Spektrum der Anhydroverbindung erschien. Nach einigen Stunden war r die Umsetzung praktisch beendet.
Beispiel 12
Anhydrotetracyclin : Tetracyclin wurde so behandelt, wie es im Beispiel 11 geschildert ist. Die allmähliehe Bildung der Anhydroverbindung wurde mit Hilfe der Ultraviolett Absorption verfolgt. Man konnte durch Beobachtung des Spektrums feststellen, dass die Reaktion nach Ablauf von einigen Stun- den praktisch zu Ende war.
Beispiel 13 Anhydrochlortetraeyclin : Chlortetracyclin wurde in gleicher Weise behandelt, wie es im Beispiel 11 erläutert ist, indem man Are- ton zufügte, der trockenen Chlorwasserstoff enthielt. Der Verlauf der Reaktion wurde durch Prüfung des Ultraviolett-Absorptionsspektrums der Acetonlosung verfolgt. Nach einigen Stunden war die Bildung der An hydroverbindung vollendet.
Beispiel 14
Kleine Mengen Desdimethylaminooxy- tetrac yclin, Desdimethylaminochlortetracyclin und Desdimethylaminotetra. cyelin wurden, ebenso wie im Beispiel 11 angegeben, mit einer Losung von trockenem Chlorwasserstoff in Aceton behandelt. Nachdem man die einzelnen Reaktionsgemisehe mehrere Stunden lang bei einer Temperatur von etwa 5 C gehalten hatte, wurden die Lösungen, jede für sich, im Vakuum eingedampft. Sobald ein kleines Volumen erreicht war, begannen die festen Acetonderivate von Anhydrodesdimethylaminooxytetracyclin, Anhydrodesdimethylaminoehlortetracyclin und Anhydro desdimethylaminotetracyclin sich als gelbe Produkte abzuscheiden.
Die festen Verbindungen wurden abgetrennt und durch ihre charakteristischen Eigenschaften identifiziert, einschliesslich der Prüfung des Ultra violett-Absorptionsspektrums. Es wurde ferner festgestellt, dass jedes dieser Acetonderivate durch Behandlung mit einer wässerigen Sa re leicht in die entsprechende Anhydroverbindung, nämlich in Anhydrodesdimethylaminooxytetracyclin, Anhydrodesdimethyl aminochlortetracyclin bzw. Anhydrodesdi- methylaminotetracyclin übergeführt werden konnte. Die Identität dieser Verbindung konnte wieder durch ihre charakteristischen Eigenschaften bestätigt werden.
Process for the preparation of anhydrotetracyclines
It has been found that not only oxytetracycline but also other tetracyclines can be dehydrated to so-called anhydrotetracyclines by splitting off a mole of water, and new microbiologically effective products can be obtained in this way. It is particularly surprising that the products formed often show a valuable shift in the antibiotic area of action compared to the starting material.
The present invention relates to a process for the preparation of anhydro tetracyclines with the atomic grouping
EMI1.1
which is characterized in that ma. n a the atom grouping
EMI1.2
containing tetracycline treated with an acidic dehydrating agent for so long. until a molecule of water is split off.
The following table shows some of the anhydrotetracyclines obtainable by the process according to the invention together with the presumed structure of these compounds.
EMI1.3
Ri R2 2 R3 R 4 anhydrooxytetracycline N (CH3) 2 OH H OH anhydrodesdimethylaminooxytetracycline H OH II OH anhydrodiacetyloxytetraeyelin N (CH3); 2 OAc H OAc Anhydrodesdimethylaminodeoxy- oxytetracycline H OH H Anhydrodesdimethylaminochlorotetracycline H H Cl OH Anliydrodesdimethylaminotetracycline H H H OH Anhydromethomyein H OH H CH3 Anhydroisodesdimethylaminooxytetraeyelin H OH H OH (trans.
The dehydration reaction according to the invention will be shown on the basis of the typical reaction given below, namely the conversion of oxytetraeyelin into anhydrooxytetracycline:
EMI2.1
Evidently, the splitting off of a molecule of water is associated with a shift in the double bond emanating from the carbon atom 12 and the hydroxyl hydrogen atom of the 12-oxy group in the sense evident from the above formulas. According to the method according to the invention, compounds can be obtained which are effective against organisms which are little or not at all influenced by the starting materials. In addition, the stability of the anhydro compounds is often greater than that of the starting materials.
As acidic dehydration. ngsmittel ka. For example, mineral acids such as sulfuric acid, hydrochloric acid, hydrobromic acid and phosphoric acid, as well as various anhydrides of such acids can be used. Acid salts such as potassium hydrogen sulfate, sodium hydrogen sulfate, sodium dihydrogen phosphate, etc. are also effective. Many organic acids can also be used, especially strong acids such as benzenesulfonic acid, toluenesulfonic acid, chloroacetic acid, etc. The reaction can be carried out in an aqueous solution. Often, however, it is advisable to limit the amount of water or to leave it out entirely.
The use of a stable, polar organic solvent with the dehydrating agent is particularly advantageous. Preferred combinations of this type are anhydrous hydrochloric acid in methanol or acetone, concentrated sulfuric acid in dimethylformamide, hydrochloric acid in acetic acid, etc. When using decomposing dehydrating agents, such as B. of concentrated sulfuric acid, care will be taken to prevent decomposition of the anhydro compound. It is relatively easy to determine what the favorable conditions are for the use of any dehydrating agent.
In general, it is convenient to work at temperatures not exceeding 50.degree. In the case of sensitive connections or when using strong acids, it is advisable to maintain lower temperatures. In some cases one can also use dilute solutions of mineral acids in water or organic liquids at the boiling point.
The combination of acetone with anhydrous hydrochloric acid has proven to be particularly useful in the manufacture of anhydrous connections. The product formed can be isolated in a relatively good yield. This creates new connections as intermediate products. They consist of 1 molecule of acetone, which in a peculiar way a. n the anhydro compound is bound. As acetone compounds, the anhydro compounds can easily be isolated in a state of high purity, often in crystalline form. They can easily be converted into the free anhydro compounds by treatment with aqueous acids.
It is often advisable to concentrate the reaction mixture, preferably at low temperatures under vacuum, once the reaction is complete. In this way, the crystalline acetone derivative can usually be obtained directly from the reaction mixture. Other, less volatile acids than HCl in acetone solution can also be used to obtain the acetone derivatives of the anhydro compounds. But such acids can be evaporated less easily, and the separation of pure, especially crystalline, acetone derivatives is more difficult.
One usually participates in carrying out the process. diluted solutions of the too dehydra. tizing Tetra eyeline, for example with concentrations of 0.1 g to 100 ml of the solution. However, both higher concentrations, up to about 20%, as well as less than 0.1 g / 100 ml can be used. In general, at least 1 mole of acid per mole of tetraeycline is used. An excess of acid can be useful, especially if the tetracycline contains a basic group such as a dimethylamino group.
The anhydrotetracycline can often be separated out by diluting the reaction mixture and neutralizing the acidic dehydrating agent. If the anhydrotetracycline is insoluble in a neutral medium, it can be precipitated simply by neutralizing the acid. If it is soluble, the solvent can be removed, for example by evaporation, and the solid body can be obtained in this way. The to hydro compounds show in water at a pH a little below the neutralization point, e.g. B. between 4 and 7, a limited solubility.
If the anhydrous compound does not separate out during the neutralization, the neutralized solution can be evaporated, preferably at moderate or low temperatures, i. H. not above 50¯ C. You get the desired product in solid form. Another method for separating a dry product is to allow the aqueous solution to freeze and evaporate to dryness in a vacuum. It is also possible to use different solvents and to extract the reaction products from the aqueous solutions, preferably at a pH close to neutral. Such solvents are, for example, polar organic substances such as alcohols which are not miscible with water, e.g. B.
Butanol, amyl alcohol, benzyl alcohol etc. The extracts can then be concentrated or evaporated to dryness. An aqueous concentrate can also be made by extracting the alcoholic extract with a small volume of dilute acid. This acidic, aqueous concentrate is then adjusted to the neutral point, whereupon the anhydro compound precipitates. The anhydro compounds can be isolated in the form of salts of the acid that was used for dehydration. Other salts of the anhydro compounds can also be prepared by reacting them with a suitable strong acid such as hydrochloric acid, sulfuric acid, etc.
Salts can also a. The amphoteric anhydrous compounds are obtained with strong bases, for example with the bases of the alkali or alkaline earth metals.
The anhydro compounds obtained by the present process are new.
They are solid, yellow and often crystalline substances. They can be recrystallized from lower alcohols or from mixtures of such alcohols with water or ether.
The table below shows the microbiological effectiveness of some anhydrotetracyclines available according to the invention.
Anhydrodesdi-Anhydrodesdi-Anhydro- @@@@@@@@@ methylamino- methylamino- diacetyloxy tetracycline oxytetracycline chlortetracycline tetracycline A. aerogenes (AC 2) 50, 0 12, 5 50, 0 100, 0
MT212, 512, 51, 56 PI 12, 5 strain 50, 0 50, 0 100, 0 50, 0 E. eoli 25, 0 50, 0 100, 0 100, 0 Proteus 100, 0 50, 0 100, 0 100 , 0 Pseudomonas sp. 50.0 100.0 100.0 100.0 Candida. albicans 50, 0 50, 0 100, 0 100, 0 Salmonella typhosa 25, 0 50, 0 100, 0 100, 0 K. pneumoniae 25, 0 25, 0 50, 0 100, 0 Sal.paratyphi A 25.0 25 , 0 100.0 100.0 Sal. Paratyphi B 25, 0PI 50, 0 100, 0 100, 0 Staph. aureus 12.5 50.0 0.19 1.5 str.
faecalis 6.25 50.0 0.19 3, 1 Brucella bronchiseptca 12.5 50.0 0.78 12, 5 B. subtilis - 25.0 0.19 1.5 Ps. aeruginosa ---- Myco. ranae e 6.25 12.5 0.39 12.5 Myco. smegmatis 3, 12 12, 5 0, 19 12, 5 Myco. phlei 6.25 12.5 0.19 12.5 myes. No. 607 6, 25 12, 5 0, 19 12, 5 Myco. berolmense 6, 2512, 50, 78 PI25, 0 Myco. butyricum - 12.5 0 78 PI 12, 5
example 1
Anhydrodesdimethylaminoehlortetracycline: 1.5 g of pure desdimethylaminochlortetracydine in 60 ml of 50% dioxane-methanol were treated with 60 ml of a saturated methanolic solution of hydrogen chloride, filtered and left to stand overnight in the refrigerator.
Long, orange needles made from anhydrodesdimethylaminochlortetracycline separated out in an analytically pure state. The substance decomposed without liquefying at about 240 ° C. For the purpose of analysis it was dried in vacuo at 100 ° C.
For C20H16NO7Cl: C = 57.49; H = 3.85; N = 3.35;
Cl = 8.49%; M. G. = 418. f¯thund:
C = 57.13; H = 4.04; N = 3.17;
Cl = 8.70 "/ o; M.G. = 421 (titration).
The anhydrodesdimethylaminochlorotetraeyelin shows [a] = -228.7 "(dimethylformamide). Its ultraviolet absorption spectrum is identical to that of anhydroehlortetraeyelin.
Example 2
Anhydrodesdimethylaminooxytetracycline: A solution of 0.5 g of desdimethylaminooxytetracycline in 10 ml of methanol and 1 ml of concentrated hydrochloric acid was heated to the boil for 1 minute. The heavy, yellow, crystalline precipitate formed was filtered off from the cooled solution and recrystallized from dioxane-methanol. It gave b 0.4 g of pure anhydrodesdimethylammooxy-tetraeyelin with a melting point of 232-233 ° C. (decomposition). [a] 25D = + 170¯ (dioxane).
Calculated for C20H17NO8: C = 60.15; H = 4.29; N = 3.51%.
Found: C = 60.00; H = 4.47; N = 3.25 / o.
I) the ultraviolet absorption spectrum is practically the same as that of anhydrooxytetracycline, both in acidic and in alkaline ethanol solution.
Example 3 Anhydrooxytetraeycline: A solution of 15.2 g of dry hydrogen chloride in 600 ml of pure acetone was cooled to −5 ° C. and then mixed with 15 g of oxytetraeycline hydrochloride. The temperature of the vegetables was left at about. Increase 5 C until a constant optical rotation value of -300 was reached. The time required for this was approximately 91/2 hours. Once this minimum is achieved. the other changes are minor. After a total of 11 hours, 700 ml of anhydrous ether were added to the solution. The a. Pale yellow solid bodies which had fallen out were filtered off, washed with ether and dried in vacuo.
The product weighed 12.9 g, which corresponds to 78% of the theoretical yield.
The substance is the acetone derivative of anhydrooxytetracycline hydrochloride. It can be recrystallized from a mixture of 1 part of anhydrous butanol with 2 parts of dioxane. The crystalline product shows an optical rotation of [a] 25D = -445 (C = 1 / o in methanol). The ultra violet absorption has peaks at imax = 271 mlt, log e = 4.56 and? M 425 ma, log e = 3.80.
Calculated for C25H28N2O9.HCl:
C = 55.92; H = 5.44; N = 5.22;
Cl = 6.60%.
Found :
C = 55.32; H = 5.32; N = 5.30;
C1 = 6.83%.
The aeetone derivative can be converted into the anhydrotetracycline hydrochloride by dissolving the compound in a small amount of water and adding an equal amount of 2N HCl. The crystalline material separates quickly. The yield is about 75%.
Example 4
5 parts by weight of oxytetracycline hydrochloride were treated with a solution of 5 parts by weight of dry hydrogen chloride in 200 parts of pure acetone at room temperature. The resulting mixture was rapidly cooled to 5 ° C. and held at this temperature for 15 minutes. At the end of this time, the optical rotation [α] was 25D = -260¯. When an excess of dry ether was added, a solid yellow body precipitated. It was filtered off, washed with ether and dried.
4.8 g of a yellow substance were obtained.
The product was dissolved in 15 parts by weight of water. The solution obtained was adjusted to a pH of 6.7 with dilute aqueous alkali, clarified by filtration through diatomaceous earth and evaporated.
The remaining sodium salt was a yellow powder, which had a biological effectiveness of 250 oxytetracycline units per mg a. showed. It was extremely easily soluble in water and gave a solution with a pH of about 7.4.
Example 5
2 parts by weight of oxytetracycline hydrochloride were dissolved in 5 parts by weight of dimethylformamide and at 0 ° C. with a solution of 0.35 part by weight. en concentrated sulfuric acid treated in 21 parts by weight of acetic anhydride. This solution was kept at 5 ° C. for 48 hours. After this time, part of the product was precipitated with ether. It was readily soluble in water with a neutral reaction and had a biological effectiveness of around 250 units / mg in the dry state. Now all of the product contained in the reaction mixture was precipitated with ether. The solid body was converted into its neutral sodium salt as in Example 4.
The pale yellow powder finally obtained had the same properties as that obtained by treatment with acetone and hydrogen chloride. had been lten.
Similar good results were obtained when the free oxytetracycline was used instead of the hydrochloride.
Example 6
2 parts by weight of oxytetracycline hydrochloride were dissolved at 5 ° C. in 20 parts by weight of a Saigon solution of dry hydrogen chloride in acetic acid. After standing at 5 ° C. for 4 hours, the solution was tested in the same way as in example 5. Since the product corresponded to the desired solubility and effectiveness, it was mixed with an organic liquid in which oxytetracycline is insoluble is. The desired derivative precipitated and was converted into the active sodium salt as in Example 6.
Example,
Anhydrodesdimethylaminodeoxyoxytetra cyclin: 5 g desdimethylaminodeoxyoxytetra cyclin were in 150 ml! Dissolved methanol. The solution was stirred and 20 ml of concentrated hydrochloric acid were slowly added, the dark yellow solution turning orange and becoming cloudy. After 45 minutes a dark precipitate had formed. The vegetable was left to stand overnight at room temperature and the precipitate was then separated off by filtration. A small amount of dark red solid remained on the filter. The filtrate was evaporated to dryness and left a deep yellow residue.
This substance turned yellow-green with methanolic ferric chloride and deep red with concentrated sulfuric acid. It was crystallized from aqueous ethanol. The ultraviolet spectrum was that of a typical anhydro compound.
The ultraviolet absorption showed peaks at 225, 267, 323 and 415 mA (in methanol hydrogen chloride). The melting point was 200-203 C (. Replacement).
Example 8
Anhydrodesdimethylaminotetracycline:
Desdimethylaminotetracycline was subjected to the same acidic treatment as described for the dehydration of desdimethylaminooxytetracycline in Example 2. As in that case, Krist. In the present reaction, too, the product allies out directly from the acidic reaction mixture in the methanol solution. It forms yellow, prismatic needles. The yield is about 80%. The substance shows a biological effectiveness of 26 oxytetracycline units per mg against Klebsiella pneumoniae.
The ultraviolet absorption spectrum, which essentially corresponds to that of anhydrodesdimethylaminooxytetracycline, shows maxima at 270 mA, log e = 2.06 and 425 m, u, log e = 1.29.
Example 9
Anhydrodiacetyloxytetracycline: 5 g of diacetyloxytetracycline was dissolved in 550 ml of chloroform, and hydrogen chloride was passed through the yellow solution for 5 minutes, the color gradually turning orange. The solution was left to stand xemically overnight and then the solution was evaporated to dryness. The residue, a glassy, orange-colored solid, was obtained in crystalline form from 0.5N HCl as the hydrochloride. The product gave with methane-nolic ferric chloride The solution had a green-brown coloration and an intense red coloration with concentrated sulfuric acid. The ultraviolet absorption spectrum then corresponded to that of a typical anhydro compound. Analysis showed the presence of two acetyl groups.
The ultraviolet absorption (in methanolic HCl) showed peaks at 229, 271, 329 and 429 m, u.
Infrared absorption peaks at 3, 08, 3, 45, 5, 75, 6, 05, 6, 17 and 6, 23 m.
The melting point was 189-192 ° C. (decomposition).
Example 10
Anhydromethomycin: 1 liter of pure acetone, 200 g of anhydrous potassium carbonate, 29 g of desdi methylaminodeoxyoxytetracycline and 20 g of methyl iodide were placed in a two-liter flask. The mixture was refluxed for 24 hours.
An additional 70 g of methyl iodide was then added and refluxing continued for 48 hours. The potassium salts were filtered off. rated and dissolved in water. This solution was then extracted with ether and acidified with 50% sulfuric acid. The acidification of the aqueous methomycin solution quickly led to the excretion of the corresponding anhydro compound. The separated, yellow, solid product weighed 17 g. It was purified by recrystallization from ethanol.
Calculated for (: 2lHlgNOl C = 63.47; H = 4.82; N = 3.53 "/ o.
Found: C = 63.68; H = 5.01; N = 3.78 / o.
Melting point 233-234 C.
Neutral equivalent 203.
Ultra, violet absorption in ethanol-HCl:
Tips at?. = 226, 268, 300 (shoulder),
327 and 412 m, u.
Infrared absorption in mineral oil: peaks at
2. 84; 2.98; 3, 10; 6.09; 6, 18; 6, 30 and
6, 35 tz.
Example 11 Anhydrodesdimethylaminodeoxyoxytetracycline: Desdimethylaminodeoxyoxytetracycline was treated with a listing of dry hydrogen chloride in aeeton, as described in Example 3. The mixture was continuously monitored for its ultraviolet absorption during the course of the reaction. It was found that the characteristic spectrum of the anhydro compound gradually appeared. After a few hours, the reaction was practically over.
Example 12
Anhydrotetracycline: Tetracycline was treated as described in Example 11. The gradual formation of the anhydro compound was followed with the aid of ultraviolet absorption. By observing the spectrum, it could be determined that the reaction was practically over after a few hours.
Example 13 Anhydrochlorotetraeycline: Chlortetracycline was treated in the same way as is explained in Example 11 by adding arton which contained dry hydrogen chloride. The course of the reaction was followed by examining the ultraviolet absorption spectrum of the acetone solution. After a few hours, the formation of the hydro-compound was complete.
Example 14
Small amounts of desdimethylaminooxy- tetracycline, desdimethylaminochlorotetracycline and desdimethylaminotetra. cyelin were, as indicated in Example 11, treated with a solution of dry hydrogen chloride in acetone. After the individual reaction mixtures had been kept at a temperature of about 5 ° C. for several hours, the solutions, each individually, were evaporated in vacuo. Once a small volume was reached, the solid acetone derivatives of anhydrodesdimethylaminooxytetracycline, anhydrodesdimethylaminoehlortetracycline and anhydro desdimethylaminotetracycline began to separate out as yellow products.
The solid compounds were separated and identified by their characteristic properties, including examination of the ultraviolet absorption spectrum. It was also found that each of these acetone derivatives could easily be converted into the corresponding anhydro compound, namely into anhydrodesdimethylaminooxytetracycline, anhydrodesdimethyl aminochlortetracycline or anhydrodesdimethylaminotetracycline, by treatment with an aqueous acid. The identity of this compound could again be confirmed by its characteristic properties.